2016년 9월 12일 월요일
03-4. 가상현실의 특징들
1. 컴퓨터로 생성된 가상적 환경(Computer-Generated Environment)
'가상적'이라는 단어는 사실 매우 포괄적 의미를 갖는다. 즉, 어떤 소설을 배경으로한 연극 혹은 그 무대 또는 판타지를 주제로한 입체적 조형물의 집합들도 우리는 가상적 환경이라는 말을 사용할 수도 있다. 그러나 우리가 다루는 가상현실에서의 환경은 컴퓨터나 그에 준하는 기계장치를 이용해 창작되고 구성된 환경을 의미한다.
그러나 생각해 보아야 할 것은 인간이 세상을 경험하는 오감(시각, 청각, 촉각, 미각, 후각) 모두를 컴퓨터로 생성하는 것은 사실 아직 불가능하다. 시각과 청각요인들에 한정되지 않을까 싶다.
2. 임장감(Presence)과 몰입감(Immersion)
임장감, 몰입감은 사용자가 가상환경에 있을 때 자신이 경험하고 있는 세계 이외의 다른 세계와 심리학적으로 단절되어 진다는 의미를 갖는다. 즉, 그 세계가 자신이 존재하는 세계인 것처럼 완전히 느끼도록 하는 것이다.
VR, AR 제품을 만드는 개발사 혹은 연구자들이 가장 중요시 여기는 요인중 하나가 몰입감을 떨어뜨리는 속성들을 최대한 배제하는 방법을 찾는 것이다. 즉, 몰입감이 떨어질수록 가상현실에서 멀어지는 개념이 될 수 밖에 없으며 또한 해당 가상현실 본연의 기능을 올바로 이용할 수 없도록 한다는 뜻이기도 하다.
3. 3차원적 특징((3-Dimensional Features)
반드시 3차원이어야 하는가에 대한 물음을 던져 볼 수 있을 듯 하다. 앞의 글에서 1990년대 까지만 해도 가상현실을 포괄적 의미의 가상세계(Virtual World) 또는 사이버스페이스(Cyberspace)와 혼재해서 사용할 때는 2D 그래픽 환경이나 극단적으로 채팅환경 역시 가상환경의 한 부분으로 바라볼 수도 있었을 것이다. 그러나 오늘날 가상환경은 본 글에서 다루고 있는 특징들을 갖추고 있어야 한다는 전제로 본다면 3차원적 특성을 갖추는 것이 필수라고 하겠다.
4. 체화된 상호작용성(Embodied Interactivity)
어려운 개념인 듯 하다. 그러나 몰입감이라는 말과 어느정도 일맥상통한다. 사람의 마음은 물리적, 사회적인 환경 요인들과 완전히 분리해서 생각할 수는 없다. 즉, 사람은 환경과 독립된 마음을 갖는 다는 것은 불가능 하다. 따라서 사용자의 마음자체가 가상환경과 상호작용하는 과정에 있어서 완전히 그 환경의 인터페이스 속성들에 잘 융합될 수 있어야 한다.
(참고: 본 설명은 체화된 인지(Embodied Cognition)의 이론에 근거하고 있다.)
5. 인간 감각(Human Senses)의 활용성(혹은 관여)
앞에서 언급되기도 하였으나 가상현실은 사실 인간의 오감이 최대한 활용되어지도록 구성하는 것을 목표로 하고 있다. 아직까지는 시각과 청각이 거의 모든 비중을 차지하고 있지만 촉각, 후각, 미각에 대해서도 다소 거리가 있지만 다양한 연구가 되어지고 있고 언젠가는 가상환경에 통합되리라 예상된다.
03-3. 가상현실의 유형에 대한 분류 제안
분류의 핵심기준은 '가상물을 사용자가 어떻게 경험하게 되는가?'이다.
1. 몰입형 가상현실(Immersive Virtual Reality; IVR)
가상현실에 놓이기 위해 사용자는 전용 HMD를 사용해야 한다. 가상현실에 존재하는 모든 시각적 환경요소들은 인공적으로 창조된 것이다. 고정되고 제한된 공간에서만 활용가능하다. 이는 단점일 수 있지만 완벽히 몰입가능한 가상환경을 제공할 수 있다는 장점이 있다.
2. 몰입형 증강현실(Immersive Augmented Reality; IAR)
전용 Goggle 이나 일련의 장치를 이용하여 현실환경에 가상적인 정보나 환경요소들을 추가함으로서 경험하도록 하는 것이다. 공간적 제약없이 오픈된 공간에서도 사용할 수 있다는 장점이 있다.
3. 홀로그램 증강현실(Hologram Augmented Reality; HAR)
사용자가 가상현실의 시각적 내용을 경험하기 위해 별도의 전용장치(HMD 또는 Goggle)를 사용할 필요가 없는 것이 특징이다. 그러나 HUD(Head-up Display)나 CAVE 시스템처럼 홀로그램을 투영할 수 있는 별도의 디스플레이 장치(Display Device)를 필요로 한다.
4. 체화형 가상현실(Embodied Virtual Reality; EVR)
아직 현실화 하기는 어려운 기술일 듯 싶다. 그러나 실험적인 시도들이 이루어 지고 있는 것은 분명하다. 사용자가 가상현실의 시각적 내용을 경험하기 위해 별도의 전용장치를 사용할 필요가 없는 것은 HAR과 동일하다. 그러나 사용자가 인식가능한 별도의 Display 장치도 불필요하다. 무엇보다 현실의 3차원 허공에 가상의 환경물이 생성되다는 것이 차이점이다. 의미적으로 현실의 무엇을 증강했다기 보다는 그것 자체가 현실 환경의 구성요소처럼 인식되기 때문에 증강현실(AR)이 아닌 가상현실(VR)로 구분하고자 한다.
향후 기술의 다양화로 위 분류의 경계가 모호한 제품 혹은 콘텐츠들이 나타날 가능성이 높다. 그리고 위의 분류 모두 가상환경내에서의 인터렉션(Interaction)을 위한 데이타 글로브(Data Glove)나 컨트롤러(controller)와 같은 별도의 장치(device)를 사용할 수도 있다.
추가적으로 콘텐츠의 사용목적 혹은 그 내용에 따른 분류도 고려해야 할 것이다. 일반적인 게임 콘텐츠의 분류보다는 훨씬 복잡하리라 예상된다.
2016년 9월 11일 일요일
03-2. 가상현실의 형태
2. Linda Jacobson(1993)의 분류
1) 몰입형 가상현실(Immersive Virtual Reality)
가상현실에 몰입할 수 있도록 하는HMD, 글로브등의 장치를 활용해 최대한 가상현실에 몰입할 수 있도록 하는 것을 의미한다. 별도의 하드웨어 장치를 이용하여 몰입을 최대화하는 것이 목적이다.
2) 데스크탑 가상현실(Desktop Virtual Reality)
PC에서 구동되며 PC의 모니터를 통해 볼 수 있다. 마우스와 키보드 인터페이스를 활용하며 필요에 따라 3D 안경을 사용할 수도 있다. 컴퓨터 기반 환경(computer-generated environment)에서 동작하는 콘텐츠나 소트트웨어의 대부분을 의미한다. 게임, 채팅 등이 이에 속한다고 볼 수 있다. 상대적으로 비용이 적게드는 특징이 있다.
3) 투사형 가상현실(Projection Virtual Reality)
cave automatic virtual environment이라고도 한다. 사용자가 있는 3면이나 6면의 벽면에 영상이나 이미지를 투사하여 체험하는 방식을 의미한다.
4) 시뮬레이션 가상현실(Simulation Virtual Reality)
훈련이나 과학적 연구를 목적으로 물리법칙을 포함하여 실제환경과 동일하게 제작하는 가상현실을 의미한다.
3. Thurman and Mattoon(1994)
실제 현실과 동일한 정도를 기준으로 얼마나 현실과 동떨어진 가상현실인가에 대한 정도를 가지고 분류하는 것이다.크게 물리적 차원과 추상적 차원의 2가지 차원으로 바라보는 것이다.
* 물리적 차원(Physical Dimension)
완전한 시뮬레이션의 극단적 측면을 뜻한다.
* 추상적 차원(Abstract Dimension)
현실과 무관한 소설과 같은 환경을 의미한다. 사람이 하늘을 날거나 마법을 쓰는 것을 상상할 수도 있다.
위의 두 차원은 아래와 같은 그림으로 표현하여 그 분류를 생각해 볼 수 있다.
4. Brill(1993, 1994)
주)한글 번역은 이해를 위해 그 의미를 찾아 의역하였습니다.
1) 1인칭 몰입형 가상현실(Immersive First-Person)
2) 증강현실(Augmented Reality)
3) 데스크탑 가상현실(Through the Window)
PC를 이용한 가상현실
4) 디스플레이 가상현실(Mirror World)
모니터 혹은 일련의 디스플레이 장치를 활용한 가상현실
예) 영화 마이너리티 리포트
5) 왈도 가상현실(Waldo World)
모션캡쳐 기술과 같은 개념으로 실시간 동작하는 사람의 동작과 표정을 인식하여 동일하게 가상환경 내의 캐릭터가 움직이도록 하는 가상현실
6) 벽면투영 가상현실(Chamber World)
가상 현실 조성실(Cave Automated Virtual Environment)로 3면 혹은 최대 6면의 공간에 가상현실 영상을 투영하여 구축된 가상현실
7) 시뮬레이션 가상현실(Cab Simulator Environment)
8) 사이버 스페이스 가상현실(Cyberspace)
: 네트웍을 이용한 멀티 플레이 가상현실
9) 원격현전 가상현실(Telepresence / Teleoperation)
< 참고링크 >
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%83%81%ED%98%84%EC%8B%A4#.EC.9A.A9.EC.96.B4
http://www.aect.org/edtech/ed1/15/15-03.html
2016년 9월 10일 토요일
03-1. 가상현실의 기능적 분류
1. 기능과 사용목적에 따른 분류
1) 가상현실(VR; Virtual Reality as a fully graphic virtual world)
가상현실은 사용자가 현실(real)과 비현실을 구분할 필요 없이 경험하는 모든 것이 하나의 시스템 체계내에 구현되어진 완전한 가상의 세계를 의미한다. 대부분 HMD나 고글(google)을 착용하고 필요에 따라 인터페이스 장치를 가지고 체험하게 된다. 따라서 가상현실 콘텐츠는 개발자에의해 거의 100% 창조되어 진다.

2) 증강현실(AR; Augmented Reality)
증강현실은 가상세계와 현실세계(혹은 현실의 삶, Real Life)의 결합으로써 실제 세계(Real World)내에 기능의 목적에 따라 필요한 콘텐츠를 추가하는 개념으로 이해할 수 있다. 따라서 사용자는 실제 세계와 상호작용하면서 가상으로 주어진 콘텐츠(Virtual Contents)를 이용하게 된다. 쉬운 예로 포켓몬 고와 카메라로 일련의 길거리를 비추었을때 카메라 내에 길거리 상점들에 대한 정보들이 덧씨워져 나타나는 경우를 생각하면 된다.
복합현실은 우리나라 번역으로 혼합현실이라고도 한다. 영어로는 Hybrid Reality라는 말로 불리기도 한다. 증강현실(AR)은 복합현실의 한 형태이기도 하다. 현실성(Reality)과 가상현실(Virtual Reality)의 융합으로 이해할 수도 있으며 증강현실(Augmented Reality)과 증강된 가상성(Augmented Virtuality)의 융합으로 이해할 수도 있다.
VR의 몰입도과 AR의 정보전달력의 장점을 균형있게 융합한 콘텐츠로 설명되기도 하지만 확장된 AR의 개념과 크게 구분되기는 어려워 보인다. 혹은 AR을 정보전달에 포커스를 둔 협소한 개념으로 규정해야 할 것이다. 따라서 복합현실이라는 단어는 한동안 일반 AR과 차별화 하기 위해 한동안 사용될 수는 있겠지만 AR이 일반 대명사화 된다면 향후에 불필요해지지 않을까 예상된다.
4) 원격현전(Tele-existence, Telepresence, Teleperation)
원격현전은 서로 원거리에 있는 사람들이 같은 공간에 있는 것처럼 상호작용을 할 수 있도록 하거나 멀리 떨어진 공간에 마치 내가 존재하는 것처럼 그 환경과 상호작용할 수 있도록 하는 기술의 개념이다. 대표적으로 화상회의(Videoconferencing, VC)나 원격로봇(Telerobot)을 생각하면 된다.
< 참고링크 >
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%83%81%ED%98%84%EC%8B%A4#.EC.9A.A9.EC.96.B4
http://www.aect.org/edtech/ed1/15/15-03.html
2016년 9월 5일 월요일
02-3. 가상현실의 기술과 산업의 역사: 상업 및 대중화
21c에 접어들어 가상현실의 기술과 관련 산업의 발전은 어느덧 일반 대중의 기대에 어느 정도 부흥하는 수준으로 발전하게 되었다. 지금 누구나 처음 VR을 경험하는 사람이라면 '우와~'하는 감탄사를 절로 지를 수밖에 없을 것이다. 이는 1990년대 한층 높았던 기대가 '아직 멀었어' 라는 실망으로 일반 대중의 기대수준을 한층 낮추도록 한 결과일지는 모르지만 분명 우리들의 기대를 어느정도 충족시키고 있음에는 분명하다. 언젠가는 되겠지라는 막연함이 이제 곧 되겠는데 라는 현실적 기대로 변해 가고 있다.
5) 2000년대
2000년대는 3D 게임의 부흥과 Play Station, X-Box등 콘솔 게임(Console Game)의 비약적 발전을 이룬 시기이다. 또한 가상현실, 가상세계, 사이버 스페이스 등 관련 용어들이 널리 대중적 이해를 넓혀 가는 시기이기도 하다. 그러나 오늘날 말하고 있는 가상현실의 기술적 측면에서는 대중들에게 잊혀져 있던 시기이기도 하다.
구지 상상으로 느껴지는 가상현실을 생각하기 보다는 무수히 쏟아지는 High Quality의 PC게임과 콘솔게임만으로도 대중들은 충분히 유사한 경험을 하고 있었고 기업들 역시 한창 흥하고 있는 수익기반을 대체할 이유가 없었을 것이다.
물론, 일부 기업 및 대학 연구소들에서는 끊임없이 차세대 기술과 산업 기반이 될 가상현실을 위한 준비를 하고 있었을 것이다.
그리고 2003년 출시한 Second Life가 커다란 사회적 이슈가 됬던일을 잊을 수 없을 것이다.
6) 2010년대
본 글의 향후 내용들에서 언급함.
<참고문헌>
http://wearcam.org/ar/
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%83%81%ED%98%84%EC%8B%A4
https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality
http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=122&contents_id=94362
https://en.wikipedia.org/wiki/Jaron_Lanier
http://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html
2016년 9월 4일 일요일
02-2. 가상현실의 기술과 산업의 역사: 기술 형성기
3) 1970 ~ 1990
1970년대와 1980년대에는 가상현실이 발전했다기 보다는 그 토대가 되는 기술들의 발전이 이루어 졌다고 보는게 좋을 듯 하다.
1970년대에 들어 Camera Lens, 사진 영상의 3D화, CG 기술의 출현 그리고 무엇보다 개인용 컴퓨터가 보급되기 시작하였다. 특히 1979년 광시야각확장기술(LEEP; Large Expanse, Extra Perspective)은 시야각을 120도까지 확장시킬 수 있었다. 참고로 Ivan Sutherland의 HMD는 40도에 불과하였다. 더욱이 1972 설립된 아타리(Atari)에 의해 가정용 게임기들이 보급되었고 동시에 그래픽 게임들이 개발되기 시작하기도 하였다.
또한 가상현실 기술에 필수가 되는 데이타 글로브(Data Glove)가 1982년 Thomas G. Zimmerman에의해 개발되었다. 정확히는 손가락의 움직임을 인식하는 샌서(optical flex sensor)를 개발하였고 이후 발전해 나갔다. 1989년 Nintendo는 Video Game Controller로 아래의 이미지와 같은 Power Glove를 개발하여 상요화하기도 하였다. 게임 팩키지에 함께 판매하지도 않았고 매우 불편하여 상업적으로 성공하지는 못했다.
데이타 글로브의 발전은 가상현실이 진일보 하는데 중요한 역할을 한것은 분명하다. 즉, 가상현실내에서의 인터페이스 장치(Interface Device)로 주목을 받았고 기본적인 아이디어가 오늘날까지 이어지고 있다.
Thomas G. Zimmerman은 Jaron Lanier과 데이타 글로브관련 개발연구를 계속하였는데 Jaron Lanier은 가상현실(Virtual Reality)이라는 말을 대중화시킨 인물로 가상현실의 선구자로 알려져 있다. Jaron Lanier는 컴퓨터 과학자(Computer Scientist), 철학자(Computer Philosophy Writer) 그리고 비쥬얼 아디스트(Visual Artist) 이면서 음악에도 조회가 큰 것으로 알려져 있다.
1980년대까지 가상현실(Virtual Realtiy)은 사실 일반 대중들에게 그리 친숙한 것은 아니었다. 대부분 대학이나 기업 연구소에서 관련 기술들이 연구되었고 관련 분야 학회에서 그 기술들이 공유되는 정도였다. 반면 NASA의 우주 비행사 훈련이나 군사 훈련 같은 특수 분야에서 교육용 Simulator들이 개발되었고 활용되었다.
일반 대중들 입장에서는 IBM, Apple에 의해 PC가 보급되는 시기였으며, Video Game 산업의 경우 1980년대 초반 과잉 경쟁으로 Atari Shock를 겪기도 하였다. 그러나 영화 산업의 발달로 인해 영상 기법의 발전과 CG기술의 진보로 인해 가상현실의 기반이되는 기술들이 대거 자리를 잡아가는 시기가 되었다. 특히 3D 그래픽을 획기적으로 진보시킨 와이어프레임 백터 그래픽(wireframe vector graphics) 기술이 보편화되는 시기이기도 하다.
4) 1990년대
1990년대는 가상현실의 대중화를 이룬 시기이다. 물론, 상업적으로 큰 부흥을 맞은 것은 아니지만 일반 대중에게 가상현실에 대한 이해의 저변이 넓혀졌고 아울러 큰 기대를 불러일으키는데에도 성공하였다. 단지, 대중의 기대만큼 혹은 기술의 비젼을 충족시키기에는 아직 역부족이었다. 그러나 아래의 제품들은 오늘날 VR 기기들의 형태와 기술적 개념에 있어서 큰 차이를 보이지 않음을 쉽게 알 수 있다.
1993년 SEGA-VR Headset
1995년 Nintendo Virtual Boy
1990년대를 정리하며 빼놓을 수 없는 것이 1999년 워쇼스키 형제(Wachowski siblings)에 의해 만들어진 영화 'The Matrix'이다. 영화를 보면 가상현실이 무엇인지 더 설명이 불필요하다. 이 영화는 영화의 촬영기법뿐 아니라 당시 가상세계에 대한 철학적 고찰과 무한한 상상이 집대성되어 표현된 것이라 할 수 있다.
<참고문헌>
http://wearcam.org/ar/
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%83%81%ED%98%84%EC%8B%A4
https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality
http://navercast.naver.com/contents.nhn?rid=122&contents_id=94362
https://en.wikipedia.org/wiki/Jaron_Lanier
http://www.vrs.org.uk/virtual-reality/history.html
2016년 9월 3일 토요일
02-1. 가상현실의 기술과 산업의 역사: 출현기
가상현실(Virtual Reality)이라는 말은 1938년 프랑스의 시인이자 극작가인 Antonin Artaud(앙토넹 아르토)의 저서 'The Theater and Its Double'에서 극장(포괄적으로 연극, 공연포함)을 묘사하는 의미로 처음 사용한데서 유래가 되었다. 아마도 극장과 그 극장에서 공연되는 연극이 관객으로 하여금 연극의 시청각적 장면들과 가상의 스토리에 몰하여 마치 상상의 세계 혹은 환각의 상태 즉, 가상의 환경에 놓여지도록 한다는 의미를 설명하고자 한 듯 하다. 오늘날 최첨단 기기를 통해 경험하는 것과는 사뭇 다를지 모르지만 그 의미만큼은 일맥상통하고 있음을 알 수 있다.
당시에는 사실 컴퓨터 과학 혹은 관련 기술들이나 제품들이 그렇게 보편화되어있던 시대는 아니었다. 그러나 앨런 튜링(Alan Turing)의 계산이론이 알려졌고 존 폰 노이만(John von Neurmann)에 의해 컴퓨터가 본격적으로 연구되며 그 태동을 알리던 시기이다.
2) 1950 ~ 1970
1955년 Morton Heilig는 Multi-Sensory Theater(Experience Theater라고 부름) 아이디어를 발표하고 1962년에 프로토타입 제품을 개발하였다.
상업적으로 실패했다는 것으로 보아 아이디어에 비해 실제 체감은 그렇게 당시 대중들에게 와닿지는 않았던듯하다. 그러나 3D 영상, 스테레오 사운드, 진동, 냄새와 심지어 맛까지 체감할 수 있었다고 하니 그 실감의 정도는 무시하더라도 대단한 시도였음에는 분명하다.

1960년대에는 HMD(Head-mounted Display)의 출현을 그 특징으로 뽑을 수 있다. 1961년 Comeau & Bryan은 최초의 HMD인 'Philco: HMD'를 개발하였다. 이는 'Headsight TV Surveillance System'으로 일종의 구조물에 고정되있어 움직일 수 있는 형태는 아니었다. 더욱이 가상현실 기기라기보다는 원격에서 제공된 영상을 머리의 방향에 따라서 볼수 있는 것으로 기기의 형태가 HMD라는데 의의가 있는 듯 하다. 마치 TV를 머리에 쓰고 시청한다고 생각하면 될 듯 싶다. 따라서 구조적으로 HMD가 맞기는 하지만 'Headsight'라는 명칭을 가지고 있었다. 그러나 해드 드래킹이 가능했다는 것은 참으로 놀라운 일이 아닐 수 없다. 당시 군사 훈련에 이용되기도 하였다고 한다.

1968년 Ivan Sutherland는 하버드대학교 전기 공학과 교수로 재직하며 가상현실(VR)과 증강현실(AR)의 시초가 될 수 있는 HMD 시스템을 개발하였다. 즉, 실시간으로 컴퓨터가 만들어 내는 이미지를 머리의 방향에 따라서 볼 수 있도록 한 제품이다. 이 기기 역시 매우 무거워 천장에 연결되어져 있어야 했고 영상은 말이 VR, AR이지 일련의 단순한 선으로 이루어진 가상의 공간만을 표현할 수 있는 정도로 원시적이었다고 한다. 그러나 당시 컴퓨터의 발전사를 고려하면 놀라운 발전임에는 틀림없다.

< 참고 유튜브 영상: History of Virtual Reality - Reality Check >
<참고문헌>
http://wearcam.org/ar/
https://ko.wikipedia.org/wiki/%EA%B0%80%EC%83%81%ED%98%84%EC%8B%A4
https://en.wikipedia.org/wiki/Virtual_reality





















